Biologia 4º bimestre - 3º ano
Caderno do aluno
Trabalho do bimestre
Tema: Das Origens aos estromatolitos
1 Da sopa primitiva à origem da vida.
2 Os Estromatolitos.
Escrito a mão, mas pode conter imagens impressas;
- Individual, com capa, nome e série, tema do trabalho, nome do professor e matéria;
- Entregar até 29\11
- 06 paginas no mínimo, em folha de almaço.
- Vale de 0 a 2 pontos na média.
Objetivos de Aprendizagem
• Reconhecer as principais hipóteses para explicar a origem dos seres vivos.
• Compreender o processo de formação do planeta Terra, relacionando à origem dos seres vivos.
• A formação do planeta Terra a partir do Big Bang;
• A teoria da geração espontânea; • A panspermia cósmica;
• A teoria da evolução química; • E a hipótese sobre o metabolismo dos seres primordiais
Big Bang
Elaborada no início do século XX, a teoria do Big Bang descreve a origem do nosso Universo a partir de uma grande explosão que ocorreu há aproximadamente 14 bilhões de anos
."A teoria do Big Bang descreve a origem do Universo a partir da expansão violenta de uma partícula muito densa e extremamente quente que teve início há 13,8 bilhões de anos, aproximadamente. Essa expansão não cessou, o que pode ser observado por meio do afastamento das galáxias.
Resumo sobre Big Bang
A teoria do Big Bang é atualmente a mais aceita para explicar a origem do Universo.
De acordo com essa hipótese, o Universo surgiu a partir da expansão repentina e violenta de uma partícula extremamente densa e quente.
Essa expansão é por vezes chamada de explosão.
Nos primeiros momentos, o Universo era constituído pelo plasma de quark-glúons.
Com o passar do tempo, esse conjunto de partículas que estava em altíssimas temperaturas resfriou. Junto desse processo e da interação entre os elementos presentes no espaço foi formado o Universo como hoje ele se apresenta.
A teoria do Big Bang foi formulada na década de 1920 por meio de análises de outros estudos que descreviam o movimento de afastamento das galáxias.
Existem elementos comprobatórios do Big Bang, como a radiação cósmica e o afastamento das galáxias.
O que diz a teoria do Big Bang?
A teoria do Big Bang é a explicação mais aceita para a origem do nosso Universo. De acordo com essa hipótese, todos os elementos conhecidos e desconhecidos que estão presentes no espaço vieram de um único ponto de altíssima temperatura e densidade infinita que era chamado então de “átomo primordial”. Há aproximadamente 13,8 bilhões de anos, esse único ponto começou a se inflar, o que decorreu por uma pequena fração de tempo, e “explodiu” logo na sequência, isto é, começou o seu processo de expansão, que continua até o presente."
Essa é a teoria mais aceita pela comunidade científica para o surgimento do Universo, tendo sido elaborada na década de 1920 e aperfeiçoada à medida que os estudos sobre o cosmos foram se tornando mais complexos. Existem elementos que atestam a teoria do Big Bang, mas os trabalhos que buscam por novos indícios da sua ocorrência continuam."
"Segundos após o início da expansão, o Universo era composto essencialmente por um conjunto de partículas chamado de plasma de quark-glúons, que foi apelidado de “sopa primordial”. Sua temperatura era de 5,5 bilhões de graus Celsius, o equivalente a 10 bilhões de graus Fahrenheit.
Esse plasma foi gradualmente resfriando, e a interação das partículas que o constituíam deu origem a elementos como a luz, que começou a aparecer cerca de 380 mil anos após o início da grande expansão. Melhor descrita como brilho, ela é resultante dos processos que originaram a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (RCFM), presente em todas as regiões do nosso Universo.
O contínuo resfriamento dos materiais presentes no espaço deu origem aos gases, poeiras e outras matérias que constituem as estrelas, galáxias, planetas, asteroides, cometas e todos os demais componentes do Universo.
História da teoria do Big Bang
A teoria do Big Bang foi sugerida pelo físico belga George Lemaître (1894-1966) em um artigo, publicado no ano de 1927, que discorre a respeito de como o Universo pode ter se originado a partir da expansão de um único átomo (o chamado átomo primordial). As ideias de Lemaître receberam suporte por meio dos estudos realizados por Edwin Hubble (1889-1953) a respeito do comportamento das galáxias e como elas se movimentam no espaço, afastando-se umas das outras a uma velocidade acelerada.
A teoria da relatividade geral de Albert Einstein (1879-1955) foi também fundamental para a compreensão de como a força gravitacional age no espaço-tempo, servindo como base teórica para as observações de Hubble e para a noção de como funcionam objetos como os buracos negros, que possuem no seu núcleo um ponto de densidade infinita.
O termo Big Bang (“grande explosão”) teria sido cunhado no final da década de 1940, em uma análise crítica à teoria feita pelo astrônomo britânico Fred Hoyle (1915-2001).
No ano de 1965, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, cuja existência havia sido prevista durante os anos de 1940, acabou sendo de fato encontrada por pesquisadores dos Laboratórios Bell, pertencentes à empresa fundada por Graham Bell, nos Estados Unidos. Atualmente, diversas pesquisas e missões são desenvolvidas por laboratórios internacionais e agências espaciais, como a Nasa, voltadas a atestar a veracidade da teoria do Big Bang, que continua sendo a mais aceita entre os pesquisadores para explicar a origem do Universo.
Há evidências que atestem o Big Bang?
Como vimos acima, existem, de fato, algumas evidências que são capazes de atestar a teoria do Big Bang. A principal delas diz respeito à comprovação da radiação emitida pela interação das partículas que formavam o Universo pouco tempo após o início da expansão, que continua até os dias de hoje sendo transmitida pelo espaço. O afastamento das galáxias com relação ao planeta Terra, que é explicado pela lei de Hubble, formulada por Edwin Hubble, é utilizado como meio de comprovar a contínua expansão do Universo, corroborando a teoria do Big Bang.
A composição material de galáxias muito antigas, datadas de poucos milhares de anos após o início da expansão, da mesma forma como a composição de algumas estrelas vermelhas, tem auxiliado pesquisadores a encontrar registros de que o Big Bang não fica somente no campo teórico. Acredita-se ainda que alguns buracos negros supermassivos, chamados de primordiais, contenham vestígios da expansão, uma vez que eles se formaram logo após o seu início.
Muitas dessas evidências têm sido estudadas por missões lançadas pela Nasa, algumas das quais datam da década de 1990, além de projetos como o do acelerador de partículas LHC, sigla que vem do inglês e corresponde a Grande Colisor de Hádrons, instalado no Centro Europeu de Reações Nucleares (Cern) na Suíça, que procura recriar a sopa primordial formada logo após o Big Bang."
Após a suposta explosão, o Big Bang e o início da expansão do Universo, as galáxias foram se estruturando e formando as nebulosas, sendo que, em uma dessas, formou-se o sistema solar com alguns planetas, entre eles a Terra. O processo de formação da Terra gerou muito calor e muitos materiais rochosos, os quais desencadearam as erupções vulcânicas, que cobriram a superfície do planeta. A Terra foi passando por um esfriamento, modificando-se e, assim, condições propícias à vida foram surgindo. Os seres adquiriram várias características que os classificaram como vivos, diferindo-os da matéria não viva. Ao observar com curiosidade o funcionamento de um fusca, uma criança perguntou ao pai se ele era um ser vivo, pois “bebia água”, tinha que ser “alimentado” para funcionar e também liberava fumaça como resto de sua “alimentação”. Analise essa curiosidade da criança. Depois, escreva as principais características que diferem os seres vivos dos seres não vivos, relacionando as informações com os processos de formação do planeta Terra.
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INTRODUÇÃO À EVOLUÇÃO HUMANA: A HISTÓRIA
EVOLUTIVA DOS PRIMATAS
Os primatas (Ordem Primates) são distribuídos em 16 famílias e centenas de espécies, sendo que no Brasil ocorrem 103 espécies e no Rio Grande do Sul apenas três (Duas espécies da Família Atelidae e uma da Família Cebidae). Geralmente ocorrendo em regiões tropicais e subtropicais, com exceção do Ser Humano que é cosmopolita. Os primatas, de modo geral, apresentam diversas características anatômicas comuns entre si. A articulação dos membros anteriores, o cérebro bem desenvolvido, os olhos em posição anterior em um só plano, lhes proporcionando informações de distância e profundidade ao animal. Plantígrados, ou seja, apoiam a sola da pata no chão ao se locomover, com polegar e dedão do pé em sentido oposto aos demais dedos, denominado polegar opositor, conferindo aos primatas o complexo movimento de pinça com os dedos, além do refinado manuseio de ferramentas. Os Humanos são os únicos primatas completamente bípedes.
Responder e registrar o resultado no caderno de anotações das seguintes questões:
“Em qual classe e reino está a ordem primatas?”;
“Qual a origem dos primatas?”;
“Qual seu habitat
natural?”.
A LINHAGEM DA ESPÉCIE HUMANA
O termo "humano" no contexto da evolução humana, refere-se ao gênero Homo, mas os estudos da evolução humana usualmente incluem outros hominídeos, como os australopitecos. O gênero Homo se afastou dos Australopitecos entre 2,3 e 2,4 milhões de anos na África.2 3 Os cientistas estimam que os seres humanos ramificaram-se de seu ancestral comum com os chimpanzés - o único outro hominins vivo - entre 5 e 7 milhões anos atrás. Diversas espécies de Homo evoluíram e agora estão extintas. Estas incluem o Homo erectus, que habitou a Ásia, e oHomo neanderthalensis, que habitou a Europa. O Homo sapiens arcaico evoluiu entre 400.000 e 250.000 anos atrás. A opinião dominante entre os cientistas sobre a origem dos humanos anatomicamente modernos é a "Hipótese da origem única",4 5 6 7 que argumenta que o Homo sapiens surgiu na África e migrou para fora do continente em torno 50-100,000 anos atrás, substituindo as populações de H. erectus na Ásia e de H. neanderthalensis na Europa. Já os cientistas que apoiam a "Hipótese multirregional" argumentam que o Homo sapiens evoluiu em regiões geograficamente separadas. A teoria
Essa é uma parte da teoria da evolução humana, muito resumida, mas que mostra os possíveis caminhos que percorremos para chegarmos aqui. Toda ela é baseada em esqueletos encontrados e estudos arqueológicos. Nenhum dos seres acima foi criado do nada. Todos foram baseados em ossos achados, que com a ajuda de pesquisas e poderosos computadores geraram as imagens de sua possível aparência.
Agora você já sabe como o homem surgiu e para onde está indo, afinal a evolução jamais para e apenas os fortes sobrevivem.
A teoria da evolução ensina que, com o passar do tempo, os seres se adaptam ao ambiente em que vivem, sempre evoluindo. E os que não se adaptam rápido o bastante simplesmente somem. Por isso, acredita-se que no passado o homem e outros primatas tiveram um ancestral em comum e, devido às intempéries da vida, as duas raças se separaram. Cada uma seguiu seu caminho evolutivo, até os dias de hoje. E tudo começou por:
Sahelanthropus tchadensis
Viveu há 5,4 milhões de anos.
Em 2001 foi encontrado um crânio no deserto de Chad Djurab. Pela análise foi possível descobrir que ele era bípede, o que revela o fato dele estar saindo das árvores para andar no chão. Mas ainda não é possível confirmar que ele realmente seja a verdadeira separação entre o homem e o macaco, mas pode ter sido o primeiro passo para isso.
Kenyanthropus platyops
Viveu há 3,5 milhões de anos.
Em 1999, em um lago chamado Turkana, no Quênia, foi encontrado um crânio capaz de manter um cérebro medindo um terço do nosso e maior do que o de um chimpanzé. Com a reconstituição baseado nos ossos achados, foi descoberto que ele tinha a mandíbula modificada, totalmente adaptada ao novo ambiente.
Australopithecus afarensis
Viveu há 3 milhões de anos.
Um dos achados mais importantes nessa área foi Lucy, um esqueleto encontrado 1974 na Etiópia. Esse esqueleto, que serviu como base para uma reconstituição completa, revelou que esse ser tinha um cérebro um pouco maior do que os chimpanzés atuais e a parte de baixo do corpo era quase igual a nossa atual, revelando que Lucy era bípede e vivia no chão.
O fato mais importante relacionado a essa "espécie" foi outro achado de um crânio que revelou uma boa pista de que ela realmente fez parte de nossa evolução. O cérebro dos chimpanzés possui um sulco semilunar, porém os humanos atuais não. Já a espécie de Lucy tinha o tal sulco, porém ele era bem pequeno, o que pode indicar que eles já estavam caminhando em direção ao que somos hoje.
Paranthropus boisei
Viveu há 2 milhões de anos.
Conhecido também como “Quebra Nozes”, o Paranthropus se destacou por seu rosto peculiar, com uma testa bem pequena e também por seus dentes grandes e muito fortes. Acredita-se que ele tenha desenvolvido tal coisa para poder se alimentar de todo tipo de alimento, até mesmo os mais duros, pois ele precisava de mais energia para manter o cérebro relativamente grande, quase a metade do tamanho do nosso.
Homo habilis
Viveu há 1,6 milhões de anos.
Esse talvez tenha sido o primeiro representante real dos humanos a andar na Terra, pois tinha habilidade de usar ferramentas. Seu cérebro ainda tinha menos da metade de nosso atual, porém seu lobo frontal era bem desenvolvido e como se sabe, essa é a parte responsável pelo pensamento lógico e raciocínio.
Na época em que o Habilis viveu, o mundo estava passando por enormes mudanças climáticas e graças a seu cérebro e habilidades, ele conseguiu sobreviver se adaptando a situação e deu continuidade ao nosso desenvolvimento.
Homo ergaster
Viveu há 1,5 milhões de anos.
Com um cérebro apenas 30% menor do que o nosso, o Ergaster pode ter sido o primeiro ser a usar o fogo como ferramenta, além de ter criado diversas coisas com pedras. E acredita-se que graças ao seu desenvolvimento cerebral e vida em grupos, ele desenvolveu uma espécie de linguagem primitiva.
Homo erectus
Viveu há 1 milhão de anos ou menos.
Em 84, um esqueleto encontrado no Quênia nos deu a luz do que viria a ser uma das mais desenvolvidas formas de vida de nossa árvore evolutiva. O Erectus tinha um cérebro duas vezes maior do que o de um chimpanzé e também possuía a região social dele bem desenvolvida. Acredita-se que ele, por ter abandonado totalmente as árvores, acabou se juntando em grupos para sobreviver e usando o fogo como vantagem.
E graças a sua habilidade de andar em duas pernas e ter poucos pelos (o que permitia uma melhor transpiração), ele foi capaz de caçar de maneira mais eficaz, conseguindo os alimentos necessários para sustentar o cérebro maior que consumia mais energia.
Homo heidelbergensis
Viveu há menos de 500 mil anos.
Heidelbergensis, além de já ter traços humanos bem claros, também possuía outra coisa que muito de nós cultivam: fé. Alguns cemitérios desses seres foram encontrados, o que revelou rituais, que envolviam machados rosa. Isso indica certo ritual, provavelmente derivado de alguma crença religiosa.
Ele já vivia em uma espécie de sociedade e era capaz de construir abrigos grandes para sua proteção. Ele também deve ter sido quem realmente espalhou a vida por outros lugares, pois se acredita que há 400 mil anos atrás, o Heidelbergensis migrou para Europa e uma parte de sua população ficou na África. O primeiro grupo acabou dando origem a:
Homo neanderthalensis
Viveu há 300 mil anos atrás.
O Neanderthalensis foi uma espécie de homem moderno que não deu muito certo. Ele viveu na Europa e alimentava-se praticamente só de animais, porém suas capacidades de caça eram pequenas e suas ferramentas funcionam apenas a curta distância.
Isso e o grande cérebro que necessitava de muita energia pode ter sido sua derrota. Principalmente pelo fato de que na Europa, há 30 mil anos, houve uma grande mudança climática, o que deve ter dizimado o neanderthalensis, que não era tão adaptável. Porém existia outra vertente, que era bem mais capaz e estava em um lugar melhor:
Homo sapiens
Surgiu há 200 mil anos.
Com grande capacidade de adaptação, utilização de ferramentas e um cérebro capaz de sustentar um bom convívio social, o Sapiens conseguiu vingar mesmo com todos os problemas.
Há 140 mil anos, a África sofreu com uma grande seca, mas graças a sua capacidade de adaptação, o Sapiens fugiu para litoral e aprender a viver não apenas de carne, mas de frutas e outras coisas.
Sua grande capacidade social, até o fez desenvolver a vaidade, tanto que alguns objetos da época mostravam colares e coisas do gênero criadas por eles.
Sobrevivendo a todos os problemas, o Sapiens migrou para Europa e para todos os lugares, com seu corpo compacto e um cérebro poderoso, era capaz de se adaptar a qualquer situação, mesmo as mais complicadas. A evolução enfim havia criado um ser capaz de passar seus genes adiante, mesmo com todas as intempéries do mundo.
A ORIGEM DO HOMEM MODERNO: DIFERENÇAS BIOLÓGICAS
ENTRE POPULAÇÕES CONTINENTAIS NA ESPÉCIE HUMANA
A origem do homem moderno
Nossa espécie é de origem recente, não mais do que 200 mil anos, fato corroborado por vários estudos de genética e paleoantropologia. No tocante ao homem moderno, levando-se em conta todas as populações atuais, considera-se que ele pertence à espécie Homo sapiens, também conhecida pelos paleoantropólogos como “homem anatomicamente moderno”. Alguns raros pesquisadores sustentavam a ideia de que os homens atuais deveriam ser considerados uma raça ou subespécie, o Homo sapiens sapiens, pois acreditavam que o homem de Neandertal seria outra raça extinta recente- mente, o Homo sapiens neanderthalensis. No entanto, dados arqueológicos, paleoantropológicos e estudos genéticos atuais mostram para uma separação bem antiga entre essas duas linhagens, que, embora tenham convivido por 5.000 anos na Europa, não se hibridizaram de maneira significativa. Portanto, essas duas linhagens de hominídeos são atualmente consideradas, na nomenclatura científica, duas espécies distintas, Homo sapiens e Homo neanderthalensis.
A história da nossa espécie é objeto de investigação de várias disciplinas que se baseiam nos vestígios deixados pelos humanos no passado. Como vimos no tópico anterior, a paleoantropologia descobriu uma série de evidências fósseis que foram úteis para demonstrar a origem africana da linhagem humana, mas também dispomos atualmente de várias outras evidências que se complementam para detalhar um pouco mais essa história, principalmente no que diz respeito à origem de nossa espécie e como ela povoou todos os continentes. Assim, evidências de arqueologia, genética e linguística se somam aos dados de antropologia física (morfologia e paleoantropologia) para a reconstrução histórica do passado de nossa espécie.
No entanto, a origem do homem moderno, ou seja, a transição de Homo erectus para Homo sapiens, é questão mais debatida nesses estudos multidisciplinares. Há dois modelos diferentes que interpretam as evidências disponíveis de formas distintas quanto à origem da espécie humana, embora ambas considerem a África o berço da humanidade. O modelo Multirregional (ou fora da África antiga) indica que a espécie H. sapiens se originou dos vários H. erectus e dos seus descendentes, que já estavam na Ásia e Europa há até 1,8 milhão de anos. O modelo Fora da África Recente (ou da substituição) considera que o homem moderno se originou há apenas 200 mil anos, na África, exclusivamente do H. erectus africano (Jobling et al., 2013).
O modelo Multirregional enuncia que esses homens anatomicamente modernos teriam surgido paralelamente em distintos pontos do planeta, originados das populações de Homo erectus, que desde 1,8 Maa, teriam dispersado da África para Ásia e Europa (figura 9).
Nesse modelo, a anatomia moderna também surgiu ao redor de 190 Kaa na África, mas isso não marcaria a origem de nossa espécie, que seria mais antiga, ao redor de 1,8 Maa, quando os fósseis desses hominídeos eram conhecidos como Homo erectus. Os defensores desse modelo reivindicam que todas as populações de Homo erectus situadas na África, Ásia e Europa teriam desenvolvido, ao longo do tempo, um cérebro maior e características anatômicas modernas comuns porque havia um alto fluxo gênico entre as populações dos distintos continentes. Para o modelo Multirregional, o homem de Neandertal não teria sido extinto e substituído pelo homem moderno, mas seria seu ancestral imediato, mais especificamente, ancestral dos europeus modernos.
O Homo sapiens aparece no registro fóssil ao redor de 190 Kaa na Etiópia, nordeste da África. Esses ossos fósseis, principalmente crânios, são identificados por uma série de características anatômicas que, para a maioria dos paleoantropólogos, indica o aparecimento do homem anatomicamente moderno, e, por isso, nossa espécie é considerada muito recente em termos evolutivos (modelo Fora da África Recente - figura 10). Esse modelo enuncia que migrações de homens anatomicamente modernos saídos da África ocorreram a partir de 60 Kaa, culminando com o aparecimento do homem moderno na Europa (homem de Cro-Magnon) ao redor de 40 Kaa, quando foi contemporâneo do homem de Neandertal. Portanto, no modelo “Fora da África Recente”, os homens modernos substituem as populações dos descendentes de H. erectus que já habitavam também a Europa e a Ásia, tal como o Neandertal.
Evidências genéticas da evolução humana
Os vestígios investigados pela genética se encontram nos genomas das populações humanas que registram nosso passado na forma de variações de sequências de DNA dos cromossomos. A análise dessas variações é usada para traçar as migrações das populações e a origem de nossa espécie. No entanto, os movimentos migratórios iniciados pelas explorações marítimas no final do século XV desencadearam um processo de miscigenação que foi altamente intensificado recentemente pelo uso de vários meios de transporte. Para a genética de populações, essas migrações representaram o aumento do fluxo gênico entre diferentes grupos étnicos de diferentes continentes, um fator que mascara o registro histórico preservado no genoma das populações formadas antes da Era Contemporânea. As populações indígenas (nativas ou aborígenes) se mantiveram relativamente isoladas por vários milênios após terem se estabelecido nos cinco continentes durante nossa pré-história. As evidências atuais indicam que o povoamento dos continentes teria ocorrido durante os últimos 100 mil anos e se dado a partir da África, local de origem do homem anatomicamente moderno. Para desvendar o nosso passado no âmbito da genética histórica, faz-se necessário o estudo de variações no DNA de populações indígenas ou aborígines que representam o legado genético dessa época anterior aos movimentos migratórios dos últimos 500 anos. Dessa forma, nos estudos genético-evolutivos, são analisadas, por exemplo, populações isoladas de Portugal e Inglaterra que representam os aborígines da Europa ou de índios amazônicos e andinos, que são aborígines das Américas. Embora não exista um registro histórico (escrito) de muitos movimentos migratórios antigos de nossa espécie, as evidências genéticas devem ser comparadas e complementadas com outros estudos da arqueologia, linguística, etnologia e paleoantropologia.
Atualmente, muitas evidências genéticas da evolução humana se baseiam em marcadores genéticos uniparentais que reconstroem a história das linhagens maternas (Cann et al., 1987), representadas pelas variantes de DNA mitocondrial (DNAmt), e das linhagens paternas, com dados de variações do cromossomo Y (Santos et al., 1996). Essas linhagens são segmentos de DNA transmitidos ao longo das gerações, que não sofrem influência da recombinação, pois são regiões efetivamente haploides, isto é, possuem uma única cópia (Y), ou único tipo (DNAmt), por genoma, ao contrário dos pares cromossômicos de 1 a 22. Consequentemente, esses segmentos de DNA são herdados de apenas um dos genitores: o cromossomo Y é sempre herdado do pai pelos filhos, e o DNA mitocondrial é sempre herdado da mãe pelos filhos e filhas (figura 11).
Por essas características, as linhagens do Y e DNAmt acumulam variações genéticas sequencialmente ao longo das gerações, uma propriedade que possibilita, por exemplo, o mapeamento de rotas migratórias e determinação do local de origem de nossa espécie. Além disso, sabendo-se que haverá mais mutações quanto mais gerações se passarem, pode-se fazer uma datação da origem dessas linhagens e, consequentemente, inferir uma data aproximada da origem da nossa espécie. As linhagens maternas (matrilinhagens) e linhagens paternas (patrilinhagens) podem contar histórias distintas, mas complementares sobre a evolução do homem moderno. As análises de linhagens uniparentais começam com a caracterização das variações (mutações) em diferentes posições do Y e do DNAmt, que são conhecidas como alelos. A combinação de vários alelos em diferentes posições do DNA é conhecida como haplótipo, que determina um tipo específico de cromossomo Y ou DNAmt. Esses haplótipos correspondem a indivíduos, e cada população pode ser então definida por um conjunto de haplótipos. A genética de populações utiliza-se da relação genealógica entre os haplótipos e de sua distribuição nas populações de diferentes regiões do planeta para traçar a pré-história humana, elucidando as rotas migratórias até nossa origem mais remota.
O grupo do Dr. Alan Wilson, do Havaí, nos EUA, publicou há 3 décadas o primeiro estudo célebre com linhagens maternas em evolução humana. A análise do DNAmt de populações indígenas de todos os continentes indicou uma origem africana e recente (menos de 200 mil anos) para a nossa espécie, estudo que ficou conhecido como a busca da “Eva” mitocondrial (Cann; Stoneking; Wilson, 1987). Posteriormente, com o estudo de variações do cromossomo Y humano em populações nativas humanas, vários grupos confirmaram nossa origem africana recente, ao redor de 150 Kaa, hipótese chamada metaforicamente de “Adão” genético (Santos et al., 1996). Ambas as linhagens paternas e maternas se complementaram, indicando uma origem recente para a nossa espécie na África (figura 12).
Outro estudo recente do Projeto Genográfico (www.genographic.com) gerou e analisou dados de genomas mitocondriais completos em várias populações nativas africanas (Behar et al., 2008). Nesse estudo, foi reafirmada a origem da espécie humana na África, ao redor de 190 mil anos atrás, provavelmente no nordeste africano, próximo da Etiópia. Esse estudo também demonstrou que pelo menos 2/3 de toda a história do homem moderno se deu exclusivamente na África (entre 190-60 Kaa), espalhando-se para os demais continentes apenas nos últimos 60 mil anos (figura 12). Esse e vários outros estudos genéticos também demonstram um momento crucial na história da humanidade, quando, ao redor de 65 Kaa, houve um grande declínio populacional que quase levou nossa espécie à extinção. As análises genéticas de reconstrução paleodemográfica sugerem que toda a população humana do final do Pleistoceno foi reduzida a apenas mil indivíduos (Hollox et al., 2013). Alguns pesquisadores consideram como possíveis causas as mudanças climáticas abruptas do Pleistoceno e a explosão do supervulcão Toba, na Indonésia. A erupção do Toba, há ~70 mil anos, teria coberto o céu de cinzas por uma década ou mais, o que produziu um “inverno vulcânico” e afetou drasticamente várias espécies animais e vegetais no Velho Mundo, colocando a espécie humana à beira da extinção.
Análise de genomas antigos
Outra abordagem recente da genética, a arqueologia molecular, tem possibilitado o estudo do DNA de alguns fósseis não mineralizados e bem preservados em ambientes frios e secos, e solos congelados, por exemplo. Nesses primeiros estudos, utilizou-se o DNA antigo, ainda preservado, em ossos de homens de Neandertal para gerar sequências de DNAmt, mas, em estudos mais recentes, sequências parciais do genoma nuclear foram também gerados. Os Neandertais eram provavelmente muito inteligentes, com o cérebro em média maior do que o dos humanos atuais. O Homo neanderthalensis é normalmente considerado uma espécie com evolução separada da nossa, pelo menos dentro do modelo Fora da África Recente. Isso significa que os homens de Neandertal não seriam nossos ancestrais diretos, mas contemporâneos dos ancestrais de europeus (os Cro-Magnon). No entanto, para a Teoria Multirregional, menos aceita, o homem de Neandertal seria ancestral direto das populações do homem moderno que hoje habitam a Europa. Portanto, estudos de DNA do homem de Neandertal podem revelar detalhes importantes para compreender qual dos modelos de origem do homem moderno é mais adequado.
Analisando ossos antigos, foi possível recuperar e sequenciar o DNAmt de três exemplares de Neandertal. Esse primeiro estudo do grupo do Dr. Svante Paabo da Alemanha (Krings et al., 1997) demonstrou que o Neandertal não se encaixava como possível ancestral direto, mas, sim, como um grupo de indivíduos de uma linhagem separada do homem moderno há mais de 500 mil anos (figura 13). Inúmeros estudos de genomas antigos foram publicados nos últimos dois anos, inclusive a análise de genomas completos de Neandertais (Sankararaman et al., 2014; Prufer et al., 2014) e de outra linhagem da Sibéria, proximamente relacionada aos Neandertais, chamada de Denisovanos (Meyer et al., 2012). As análises desses genomas antigos demonstraram que ocorreu alguma hibridização interespecífica entre o homem moderno e as linhagens de Neandertal e Denisovanos, provavelmente na região do Oriente Médio e Ásia Central, ao redor de 100 mil anos atrás. Isso resultou em um legado genético de menos de 4% de alelos derivados de outras espécies no genoma dos homens modernos, encontrados principalmente nas populações nativas (indígenas) de regiões de fora da África subsaariana. A identificação de algumas variações gênicas derivadas de Neandertais e Denisovanos levou a vários novos estudos e questionamentos do tipo: por que não há mais genes de Neandertais entre os indígenas europeus já que os humanos modernos conviveram entre 40 e 28 Kaa na Europa? Uma possível explicação é que essas linhagens já tinham isolamento reprodutivo completo nesse período, mas não em épocas anteriores a 100 Kaa. Outros estudos recentes indicaram que provavelmente esses genes de Neandertais e Denisovanos persistiram porque tiveram alguma importância adaptativa, como as variantes relacionadas à adaptação ao frio na Ásia e Europa (Meyer et al., 2012; Prufer et al., 2014). No entanto, essas conclusões ainda são preliminares e muitas novidades devem surgir ainda nesta década.
Diferenças biológicas entre populações continentais na espécie humana
As diferenças biológicas encontradas entre os vários povos da Terra são marcantes e foram utilizadas no passado para a atribuição de indivíduos a distintas “raças” humanas. Um estudo do fim do século XIX feito pelo alemão Ernest Haeckel, cientista com um grande viés lamarckista, sugeria a existência de 12 “raças” humanas derivadas de uma população originada no “Paraíso”, para ele, próximo às ilhas Maldivas no Oceano Índico.
Em biologia evolutiva, sistemática e taxonomia, o termo “raça” é uma subdivisão da espécie, equivalente ao termo subespécie, embora nos processos de seleção artificial e domesticação de animais, raças veterinárias podem ter inúmeros outros significados. A “raça” na biologia evolutiva resulta de processos de divergência populacional, principalmente por seleção natural e deriva genética. Esse termo é mais apropriadamente aplicado a populações (ou grupos) geograficamente restritas que possuem um isolamento reprodutivo significante em relação a outras populações. Portanto, “raças” biológicas surgem no caminho da especiação, sendo muitas vezes reconhecidas como espécies incipientes (ou quasi-espécies). Espécies silvestres, que possuem subespécies (raças) bem definidas, têm geralmente origem muito antiga (milhões de anos), com populações apresentando grande divergência genética acumulada durante várias gerações de isolamento. Nas espécies reconhecidas de acordo com o conceito biológico de espécie, essa diferenciação de subespécies deve resultar no início da formação de algumas barreiras reprodutivas. Esse é o caso do chimpanzé, espécie que é dividida em três subespécies (raças), que, à primeira vista, para nós são muito semelhantes (Templeton, 2013). Outras divisões populacionais claras são também encontradas entre os gorilas e os orangotangos, mas não na espécie humana. Entre nossa espécie e o chimpanzé, ou entre o chimpanzé e o gorila, o isolamento reprodutivo é completo, e espera-se que algumas dificuldades reprodutivas apareçam entre subespécies de primatas, gerando um fenômeno deletério chamado de depressão exogâmica. No entanto, não há qualquer indício de que existam barreiras reprodutivas entre quaisquer indivíduos de populações humanas nativas (indígenas, não miscigenadas) de diferentes continentes.
Com o avanço do projeto genoma humano (e outras espécies de macacos) e a descrição de muitas variações de sequências, verificou-se que a nossa espécie, o Homo sapiens, tem variabilidade genética muito menor do que as outras espécies de grandes macacos, principalmente o chimpanzé. Isso reflete o fato de que o homem moderno surgiu em um tempo mais recente (~200 mil anos atrás) do que os demais macacos, e, portanto, pouca variabilidade foi acumulada em nossa espécie, resultando em menor divergência genética entre as populações. A divergência em nossa espécie pode ser analisada observando-se a partição da variabilidade genética em diferentes níveis: dentro das populações ou individual, entre as populações e entre os grupos geográficos/ continentais, que seriam as supostas “raças” (figura 14). Para todos os dados genéticos utilizados, observa-se em média uma grande variabilidade interindividual, uma menor variabilidade interpopulacional e uma variabilidade insignificante entre grupos continentais (indígenas) na espécie humana (Templeton, 2013). Esses dados indicam que não há divergência suficiente (significativa) para identificar raças biológicas (subespécies) na espécie humana, tal como existe, por exemplo, nos chimpanzés, uma linhagem antiga (mais de 1 milhão de anos), cuja divergência entre populações e agrupamentos geográficos é muito maior e significativa (figura 14), embora os chimpanzés estejam restritos a uma floresta africana e a espécie humana esteja distribuída por todos os continentes. 
Nossa espécie possui uma rica evidência fóssil, que não é encontrada para as outras espécies de primatas. Isso porque ela foi sujeita a inúmeros estudos genéticos interpopulacionais e comparações genômicas com outras espécies vivas e extintas para compreensão da peculiar natureza humana. No início do século XXI, temos uma riqueza de detalhes sobre esse passado, que é muito mais complexo do que imaginávamos há menos de três décadas, e podemos vislumbrar um grande aumento desse conhecimento com as novas metodologias genômicas e análises computacionais que estão sendo desenvolvidas.A curiosidade e o questionamento humano nos levam a investigar nossas origens que também nos ensinam sobre o que podemos esperar em nosso futuro. Somos a única espécie remanescente de uma linhagem de primatas bípedes que, por meio da inteligência, construiu um nicho único neste planeta. A análise detalhada desse passado de espécies diversas e relacionadas e das relações entre populações da espécie humana moderna sugere a existência exclusivista de uma espécie inteligente em sociedade, que depende da modificação artificial do ambiente ao seu redor, em prol de sua sobrevivência e reprodução. Cabe à sociedade utilizar esse conhecimento científico para ajudar a traçar um futuro que garanta o benefício coletivo da humanidade.
RELAÇÃO ENTRE A EVOLUÇÃO CULTURAL E BIOLÓGICA DO
SER HUMANO
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